Introduktion til generel kemi. Kemiske reaktioner

(fotokemiske reaktioner), elektrisk strøm (elektrodeprocesser), ioniserende stråling (strålingskemiske reaktioner), mekanisk påvirkning (mekanokemiske reaktioner), i lavtemperaturplasma (plasmokemiske reaktioner) etc. Molekylernes vekselvirkning med hinanden sker langs en kæde rute: association - elektronisk isomerisering - dissociation, hvori de aktive partikler er radikaler, ioner og koordinativt umættede forbindelser. Hastigheden af ​​en kemisk reaktion bestemmes af koncentrationen af ​​aktive partikler og forskellen mellem energierne af de bindinger, der brydes, og de dannede.

Kemiske processer, der forekommer i stof, adskiller sig fra både fysiske processer og nukleare transformationer. I fysiske processer hvert af de deltagende stoffer bevarer sin sammensætning uændret (selvom stoffer kan danne blandinger), men kan ændre deres ydre form eller aggregeringstilstand.

I kemiske processer (kemiske reaktioner) opnås nye stoffer med egenskaber, der er forskellige fra reagenserne, men der dannes aldrig atomer af nye grundstoffer. I atomerne af de elementer, der deltager i reaktionen, sker der nødvendigvis modifikationer af elektronskallen.

I kernereaktioner sker der ændringer i atomkernerne af alle de involverede grundstoffer, hvilket fører til dannelsen af ​​atomer af nye grundstoffer.

Encyklopædisk YouTube

• 1 / 5

  Eksisterer et stort antal af tegn, som kemiske reaktioner kan klassificeres efter.

  1. Ud fra tilstedeværelsen af ​​en fasegrænse opdeles alle kemiske reaktioner i homogen Og heterogen

  En kemisk reaktion, der finder sted inden for en fase, kaldes homogen kemisk reaktion . Den kemiske reaktion, der forekommer ved grænsefladen, kaldes heterogen kemisk reaktion . I en flertrins kemisk reaktion kan nogle trin være homogene, mens andre kan være heterogene. Sådanne reaktioner kaldes homogen-heterogen .

  Afhængigt af antallet af faser, der danner udgangsmaterialerne og reaktionsprodukterne, kan kemiske processer være homofasiske (udgangsstoffer og produkter er inden for én fase) og heterofasiske (udgangsstoffer og produkter danner flere faser). Homo- og heterofasicitet af en reaktion er ikke relateret til, om reaktionen er homo- eller heterogen. Derfor kan der skelnes mellem fire typer processer:

  • Homogene reaktioner (homofasisk) . I denne type reaktion er reaktionsblandingen homogen, og reaktanterne og produkterne tilhører samme fase. Et eksempel på sådanne reaktioner er ionbytterreaktioner, for eksempel neutralisering af en sur opløsning med en alkaliopløsning:
  N a O H + H C l → N a C l + H 2 O (\displaystyle \mathrm (NaOH+HCl\højrepil NaCl+H_(2)O) )
  • Heterogene homofasiske reaktioner . Komponenterne er inden for en fase, men reaktionen sker ved fasegrænsen, for eksempel på overfladen af ​​katalysatoren. Et eksempel ville være hydrogenering af ethylen over en nikkelkatalysator:
  C 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 (\displaystyle \mathrm (C_(2)H_(4)+H_(2)\højrepil C_(2)H_(6)))
  • Homogene heterofasiske reaktioner . Reaktanterne og produkterne i en sådan reaktion eksisterer inden for flere faser, men reaktionen foregår i én fase. Sådan kan oxidationen af ​​kulbrinter i væskefasen med gasformig oxygen foregå.
  • Heterogene heterofasiske reaktioner . I dette tilfælde er reaktanterne i forskellige fasetilstande, og reaktionsprodukterne kan også være i en hvilken som helst fasetilstand. Reaktionsprocessen sker ved fasegrænsen. Et eksempel er reaktionen af ​​kulsyresalte (carbonater) med Brønsted-syrer:
  M g C O 3 + 2 H C l → M g C l 2 + C O 2 + H 2 O (\displaystyle \mathrm (MgCO_(3)+2HCl\højrepil MgCl_(2)+CO_(2)\uparrow +H_(2) )O))

  2.Ved at ændre reaktanternes oxidationstilstande

  I I dette tilfælde differentiere

  • Redox-reaktioner, hvor atomer af et grundstof (oxidationsmiddel) bliver genoprettet , det er sænke deres oxidationstilstand og et andet grundstofs atomer (reduktionsmiddel) oxidere , det er øge deres oxidationstilstand. Et særligt tilfælde af redoxreaktioner er proportioneringsreaktioner, hvor oxidations- og reduktionsmidlerne er atomer af det samme grundstof i forskellige oxidationstilstande.

  Et eksempel på en redoxreaktion er forbrændingen af ​​hydrogen (reduktionsmiddel) i oxygen (oxidationsmiddel) til dannelse af vand:

  2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O (\displaystyle \mathrm (2H_(2)+O_(2)\højrepil 2H_(2)O))

  Et eksempel på en sammenligningsreaktion er nedbrydningsreaktionen af ​​ammoniumnitrat ved opvarmning. I dette tilfælde er oxidationsmidlet nitrogen (+5) fra nitrogruppen, og reduktionsmidlet er nitrogen (-3) af ammoniumkationen:

  N H 4 N O 3 → N 2 O + 2 H 2 O (< 250 ∘ C) {\displaystyle \mathrm {NH_{4}NO_{3}\rightarrow N_{2}O\uparrow +2H_{2}O\qquad (<250{}^{\circ }C)} }

  De gælder ikke for redoxreaktioner, hvor der ikke er nogen ændring i atomernes oxidationstilstande, for eksempel:

  B a C l 2 + N a 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + 2 N a C l (\displaystyle \mathrm (BaCl_(2)+Na_(2)SO_(4)\højrepil BaSO_(4)\nedad +2NaCl))

  3.I henhold til reaktionens termiske effekt

  Alle kemiske reaktioner er ledsaget af frigivelse eller absorption af energi. Når kemiske bindinger i reagenser brydes, frigives energi, som hovedsageligt bruges til at danne nye kemiske bindinger. I nogle reaktioner er energierne af disse processer tæt på, og i dette tilfælde nærmer den samlede termiske effekt af reaktionen sig nul. I andre tilfælde kan vi skelne:

  • eksoterme reaktioner, der følger med varmeafgivelse,(positiv termisk effekt) for eksempel ovenstående forbrænding af brint
  • endoterme reaktioner, hvorunder varme absorberes(negativ termisk effekt) fra miljøet.

  Den termiske effekt af en reaktion (reaktionsentalpi, Δ r H), som ofte er meget vigtig, kan beregnes ved hjælp af Hess' lov, hvis reaktanternes og produkternes dannelsesentalpier er kendt. Når summen af ​​entalpierne af produkterne er mindre end summen af ​​entalpierne af reaktanterne (Δ r H< 0) наблюдается varmeafgivelse, ellers (Δ r H > 0) - absorption.

  4.Ved typen af ​​omdannelse af reagerende partikler

  Kemiske reaktioner er altid ledsaget af fysiske effekter: absorption eller frigivelse af energi, ændring i reaktionsblandingens farve osv. Det er ud fra disse fysiske effekter, at reaktionsforløbet ofte bedømmes kemiske reaktioner.

  Sammensat reaktion -en kemisk reaktion, der resulterer i en eller flere mere udgangsstoffer, dannes der kun ét nyt Både simple og komplekse stoffer kan indgå i sådanne reaktioner.

  Nedbrydningsreaktion -en kemisk reaktion, der resulterer i dannelsen af ​​flere nye stoffer fra et stof. Reaktioner af denne type involverer kun komplekse forbindelser, og deres produkter kan være både komplekse og simple stoffer

  Substitutionsreaktion - en kemisk reaktion, som resulterer i, at atomerne i et grundstof, der er en del af et simpelt stof, erstatter et andet grundstofs atomer i dets komplekse forbindelse. Som det følger af definitionen, skal et af udgangsstofferne i sådanne reaktioner være enkelt og det andet komplekst.

  Udveksle reaktioner - en reaktion, der resulterer i to komplekse stoffer og bytte deres komponenter

  5. Ud fra forekomstretningen opdeles kemiske reaktioner i irreversibel og reversibel

  Irreversibel kemiske reaktioner, der kun forløber i én retning, kaldes fra venstre mod højre"), som et resultat af hvilke udgangsstofferne omdannes til reaktionsprodukter. Sådanne kemiske processer siges at fortsætte "til slutningen." forbrændingsreaktioner, og reaktioner ledsaget af dannelsen af ​​dårligt opløselige eller gasformige stoffer Vendbar kaldes kemiske reaktioner, der forekommer samtidigt i to modsatte retninger ("fra venstre mod højre" og "fra højre til venstre"). I ligningerne for sådanne reaktioner er lighedstegnet erstattet af to modsat rettede pile , skelnes de lige( flyder fra venstre mod højre) og baglæns(fortsat "fra højre til venstre") Da udgangsstofferne under en reversibel reaktion forbruges og dannes samtidigt, omdannes de ikke fuldstændigt til reaktionsprodukter. Derfor siges reversible reaktioner at forløbe "ikke fuldstændigt." Som følge heraf dannes der altid en blanding af udgangsstoffer og reaktionsprodukter.

  6. Baseret på deltagelse af katalysatorer er kemiske reaktioner opdelt i katalytisk Og ikke-katalytisk

  Katalytisk kaldes reaktioner, der forekommer i nærvær af katalysatorer I ligningerne for sådanne reaktioner er den kemiske formel for katalysatoren angivet over lighedstegnet eller reversibilitetstegnet, nogle gange sammen med betegnelsen af ​​forekomstbetingelserne (temperatur t, tryk p. Reaktioner af denne type omfatter mange nedbrydnings- og kombinationsreaktioner.

  DEFINITION

  Kemisk reaktion kaldes omdannelser af stoffer, hvor der sker en ændring i deres sammensætning og (eller) struktur.

  Oftest forstås kemiske reaktioner som processen med at omdanne udgangsstoffer (reagenser) til endelige stoffer (produkter).

  Kemiske reaktioner skrives ved hjælp af kemiske ligninger, der indeholder formlerne for udgangsstofferne og reaktionsprodukterne. Ifølge loven om bevarelse af masse er antallet af atomer af hvert grundstof på venstre og højre side af en kemisk ligning det samme. Typisk er formlerne for udgangsstofferne skrevet i venstre side af ligningen, og formlerne for produkterne til højre. Ligheden af ​​antallet af atomer af hvert element på venstre og højre side af ligningen opnås ved at placere heltal støkiometriske koefficienter foran formlerne for stoffer.

  Kemiske ligninger kan indeholde yderligere information om reaktionens karakteristika: temperatur, tryk, stråling osv., som er angivet med det tilsvarende symbol over (eller "under") lighedstegnet.

  Alle kemiske reaktioner kan grupperes i flere klasser, som har visse egenskaber.

  Klassificering af kemiske reaktioner i henhold til antallet og sammensætningen af ​​udgangs- og resulterende stoffer

  Ifølge denne klassifikation er kemiske reaktioner opdelt i reaktioner af forbindelse, nedbrydning, substitution og udveksling.

  Som resultat sammensatte reaktioner fra to eller flere (komplekse eller simple) stoffer dannes ét nyt stof. I generel opfattelse Ligningen for en sådan kemisk reaktion vil se sådan ud:

  For eksempel:

  CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

  SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

  2Mg + O2 = 2MgO.

  2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

  Forbindelsens reaktioner er i de fleste tilfælde eksoterme, dvs. fortsæt med frigivelse af varme. Hvis simple stoffer er involveret i reaktionen, så er sådanne reaktioner oftest redoxreaktioner (ORR), dvs. opstår med ændringer i grundstoffernes oxidationstilstande. Det er umuligt at sige entydigt, om en forbindelses reaktion mellem komplekse stoffer vil blive klassificeret som ORR.

  Reaktioner, der resulterer i dannelsen af ​​flere andre nye stoffer (komplekse eller simple) fra et komplekst stof, klassificeres som nedbrydningsreaktioner. Generelt vil ligningen for den kemiske nedbrydningsreaktion se sådan ud:

  For eksempel:

  CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

  2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)

  CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)

  Cu(OH)2 = CuO + H2O (4)

  H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

  2SO 3 = 2SO 2 + O 2 (6)

  (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

  De fleste nedbrydningsreaktioner sker ved opvarmning (1,4,5). Mulig nedbrydning på grund af eksponering elektrisk strøm(2). Nedbrydningen af ​​krystallinske hydrater, syrer, baser og salte af oxygenholdige syrer (1, 3, 4, 5, 7) sker uden at ændre grundstoffernes oxidationstilstande, dvs. disse reaktioner er ikke relateret til ODD. ORR-nedbrydningsreaktioner omfatter nedbrydning af oxider, syrer og salte dannet af grundstoffer i højere grader oxidation (6).

  Nedbrydningsreaktioner forekommer også i organisk kemi, men under andre navne - krakning (8), dehydrogenering (9):

  C18H38 = C9H18 + C9H20 (8)

  C4H10 = C4H6 + 2H2 (9)

  På substitutionsreaktioner et simpelt stof interagerer med et komplekst stof og danner et nyt simpelt og et nyt komplekst stof. Generelt vil ligningen for en kemisk substitutionsreaktion se sådan ud:

  For eksempel:

  2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)

  Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)

  2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 (3)

  2KlO3 + l2 = 2KlO3 + Сl2 (4)

  CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)

  Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)

  CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)

  De fleste substitutionsreaktioner er redox (1 – 4, 7). Eksempler på nedbrydningsreaktioner, hvor der ikke sker nogen ændring i oxidationstilstande, er få (5, 6).

  Udveksle reaktioner er reaktioner, der opstår mellem komplekse stoffer, hvor de udveksler deres bestanddele. Typisk bruges dette udtryk til reaktioner, der involverer ioner i vandig opløsning. Generelt vil ligningen for en kemisk udvekslingsreaktion se sådan ud:

  AB + CD = AD + CB

  For eksempel:

  CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O (1)

  NaOH + HCl = NaCl + H2O (2)

  NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

  AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

  CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

  Udvekslingsreaktioner er ikke redox. Et særligt tilfælde af disse udvekslingsreaktioner er neutraliseringsreaktionen (reaktionen af ​​syrer med baser) (2). Udvekslingsreaktioner forløber i den retning, hvor mindst et af stofferne fjernes fra reaktionssfæren i form af et gasformigt stof (3), et bundfald (4, 5) eller en dårligt dissocierende forbindelse, oftest vand (1, 2). ).

  Klassificering af kemiske reaktioner efter ændringer i oxidationstilstande

  Afhængig af ændringen i oxidationstilstandene af de grundstoffer, der udgør reagenserne og reaktionsprodukterne, opdeles alle kemiske reaktioner i redoxreaktioner (1, 2) og dem, der sker uden at ændre oxidationstilstanden (3, 4).

  2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)

  Mg 0 – 2e = Mg 2+ (reduktionsmiddel)

  C 4+ + 4e = C 0 (oxidationsmiddel)

  FeS 2 + 8HNO 3 (konc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

  Fe 2+ -e = Fe 3+ (reduktionsmiddel)

  N 5+ +3e = N 2+ (oxidationsmiddel)

  AgNO3 +HCl = AgCl ↓ + HNO3 (3)

  Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

  Klassificering af kemiske reaktioner efter termisk effekt

  Afhængigt af om varme (energi) frigives eller absorberes under reaktionen, opdeles alle kemiske reaktioner konventionelt i henholdsvis eksoterme (1, 2) og endoterme (3). Mængden af ​​varme (energi), der frigives eller absorberes under en reaktion, kaldes reaktionens termiske effekt. Hvis ligningen angiver mængden af ​​frigivet eller absorberet varme, så kaldes sådanne ligninger termokemiske.

  N2 + 3H2 = 2NH3 +46,2 kJ (1)

  2Mg + O2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)

  N 2 + O 2 = 2NO – 90,4 kJ (3)

  Klassificering af kemiske reaktioner efter reaktionsretningen

  Ud fra reaktionsretningen skelnes der mellem reversible (kemiske processer, hvis produkter er i stand til at reagere med hinanden under de samme betingelser, som de blev opnået til at danne udgangsstofferne) og irreversible (kemiske processer, hvis produkter ikke er i stand til at reagere med hinanden for at danne udgangsstofferne).

  For reversible reaktioner er ligningen i generel form normalt skrevet som følger:

  A + B ↔ AB

  For eksempel:

  CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

  Eksempler på irreversible reaktioner omfatter følgende reaktioner:

  2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2

  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

  Bevis for en reaktions irreversibilitet kan være frigivelsen af ​​et gasformigt stof, et bundfald eller en dårligt dissocierende forbindelse, oftest vand, som reaktionsprodukter.

  Klassificering af kemiske reaktioner i henhold til tilstedeværelsen af ​​en katalysator

  Fra dette synspunkt skelnes der mellem katalytiske og ikke-katalytiske reaktioner.

  En katalysator er et stof, der fremskynder forløbet af en kemisk reaktion. Reaktioner, der opstår med deltagelse af katalysatorer, kaldes katalytiske. Nogle reaktioner kan slet ikke finde sted uden tilstedeværelsen af ​​en katalysator:

  2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalysator)

  Ofte tjener et af reaktionsprodukterne som en katalysator, der accelererer denne reaktion (autokatalytiske reaktioner):

  MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, hvor Me er et metal.

  Eksempler på problemløsning

  EKSEMPEL 1

  Mange processer, uden hvilke det er umuligt at forestille sig vores liv (såsom respiration, fordøjelse, fotosyntese og lignende) er forbundet med forskellige kemiske reaktioner af organiske forbindelser (og uorganiske). Lad os se på deres hovedtyper og se nærmere på processen kaldet forbindelse (vedhæftning).

  Hvad er en kemisk reaktion?

  Først og fremmest er det værd at give generel definition dette fænomen. Den pågældende sætning henviser til forskellige reaktioner af stoffer af forskellig kompleksitet, som resulterer i dannelsen af ​​produkter, der er forskellige fra de oprindelige. Stofferne involveret i denne proces kaldes "reagenser".

  På skrift skrives kemiske reaktioner af organiske forbindelser (og uorganiske) ved hjælp af specialiserede ligninger. Udadtil ligner de lidt matematiske eksempler på addition. Dog bruges pile ("→" eller "⇆") i stedet for lighedstegnet ("="). Derudover kan der nogle gange være flere stoffer i højre side af ligningen end til venstre. Alt, der er før pilen, er stofferne før reaktionen begynder (venstre side af formlen). Alt efter det (højre side) er forbindelser dannet som et resultat af den kemiske proces, der fandt sted.

  Som et eksempel på en kemisk ligning kan vi betragte vand til brint og ilt under påvirkning af en elektrisk strøm: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Vand er den oprindelige reaktant, og oxygen og brint er produkterne.

  Som en mere, men allerede mere komplekst eksempel kemisk reaktion af forbindelser, kan du overveje et fænomen, der er kendt for hver husmor, der har bagt slik mindst én gang. Vi taler om at slukke bagepulver med bordeddike. Handlingen, der finder sted, er illustreret ved hjælp af følgende ligning: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Det er tydeligt deraf, at under vekselvirkningen mellem natriumbicarbonat og eddike, natriumsalt af eddikesyre , dannes vand og kuldioxid.

  I sagens natur indtager den en mellemplads mellem fysisk og nuklear.

  I modsætning til førstnævnte er forbindelser, der deltager i kemiske reaktioner, i stand til at ændre deres sammensætning. Det vil sige, at der ud fra et stofs atomer kan dannes flere andre, som i den ovennævnte ligning for nedbrydning af vand.

  I modsætning til nukleare reaktioner kemikalie påvirker ikke kernerne af atomer af interagerende stoffer.

  Hvilke typer kemiske processer er der?

  Fordelingen af ​​reaktioner af forbindelser efter type sker efter forskellige kriterier:

  

  • Reversibilitet/irreversibilitet.
  • Tilstedeværelse/fravær af katalytiske stoffer og processer.
  • Ved absorption/frigivelse af varme (endoterme/exoterme reaktioner).
  • Efter antallet af faser: homogene/heterogene og to hybridvarianter.
  • Ved at ændre oxidationstilstande af interagerende stoffer.

  Typer af kemiske processer i henhold til interaktionsmetoden

  Dette kriterium er specielt. Med dens hjælp skelnes der mellem fire typer reaktioner: forbindelse, substitution, nedbrydning (spaltning) og udveksling.

  

  Navnet på hver af dem svarer til den proces, den beskriver. Det vil sige, de kombinerer, i substitution skifter de til andre grupper, ved nedbrydning dannes flere reagenser, og i bytte udveksler deltagerne i reaktionen atomer med hinanden.

  Typer af processer i henhold til metoden til interaktion i organisk kemi

  På trods af deres store kompleksitet sker reaktioner af organiske forbindelser efter samme princip som uorganiske. De har dog lidt forskellige navne.

  Således kaldes reaktionerne af kombination og nedbrydning "addition" såvel som "eliminering" (eliminering) og direkte organisk nedbrydning (i dette afsnit af kemi er der to typer spaltningsprocesser).

  Andre reaktioner af organiske forbindelser er substitution (navnet ændres ikke), omlejring (udveksling) og redoxprocesser. På trods af ligheden mellem mekanismerne for deres forekomst er de i organisk stof mere mangefacetterede.

  Kemisk reaktion af en forbindelse

  Efter at have overvejet forskellige slags processer, hvor stoffer indgår i organiske og uorganisk kemi, er det værd at dvæle mere detaljeret ved forbindelsen.

  Denne reaktion adskiller sig fra alle andre ved, at uanset antallet af reagenser i begyndelsen, til sidst kombineres de alle til én.

  Som et eksempel kan vi huske processen med at læske kalk: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. I dette tilfælde sker der en reaktion mellem calciumoxid (quicklime) og hydrogenoxid (vand). Som et resultat dannes calciumhydroxid ( læsket kalk), og varm damp frigives. Det betyder i øvrigt det denne proces virkelig eksotermisk.

  Sammensatte reaktionsligning

  Skematisk kan den undersøgte proces afbildes som følger: A + BV → ABC. I denne formel er ABC en nydannet A er et simpelt reagens, og BV er en variant af en kompleks forbindelse.

  

  Det er værd at bemærke, at denne formel også er karakteristisk for processen med tilføjelse og forbindelse.

  Eksempler på reaktionen under overvejelse er vekselvirkningen af ​​natriumoxid og carbondioxid(NaO 2 + CO 2 (t 450-550 °C) → Na 2 CO 3), samt svovloxid med oxygen (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

  Flere komplekse forbindelser er også i stand til at reagere med hinanden: AB + VG → ABVG. For eksempel det samme natriumoxid og hydrogenoxid: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

  Reaktionsbetingelser i uorganiske forbindelser

  Som det blev vist i den foregående ligning, kan stoffer indgå i den pågældende interaktion varierende grader vanskeligheder.

  

  Desuden er redoxreaktioner af forbindelsen (A + B → AB) mulige for simple reagenser af uorganisk oprindelse.

  Som et eksempel kan vi betragte processen med at opnå trivalent Til dette udføres en sammensat reaktion mellem klor og ferum (jern): 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

  Hvis vi taler om om interaktionen af ​​komplekse uorganiske stoffer (AB + VG → ABVG), kan der forekomme processer i dem, der både påvirker og ikke påvirker deres valens.

  Som en illustration af dette er det værd at overveje eksemplet med dannelsen af ​​calciumbicarbonat ud fra kuldioxid, hydrogenoxid (vand) og hvid fødevarefarve E170 (calciumcarbonat): CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO) 3) 2. I dette tilfælde har det sted er en klassisk sammensat reaktion. Under implementeringen ændres reagensernes valens ikke.

  En lidt mere avanceret (end den første) kemiske ligning 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 er et eksempel på en redoxproces under vekselvirkningen af ​​simple og komplekse uorganiske reagenser: gas (klor) og salt (jernchlorid).

  Typer af additionsreaktioner i organisk kemi

  Som allerede angivet i fjerde afsnit kaldes den pågældende reaktion i stoffer af organisk oprindelse "tilsætning". Som regel deltager komplekse stoffer med dobbelt (eller tredobbelt) bindinger i det.

  

  For eksempel kan reaktionen mellem dibrom og ethylen føre til dannelsen af ​​1,2-dibromethan: (C2H4) CH2 = CH2 + Br2 → (C2H4Br2) BrCH2 - CH2Br. Forresten viser tegn, der ligner ligheder og minus ("=" og "-") i denne ligning, bindingerne mellem atomerne i et komplekst stof. Dette er et træk ved at skrive formler for organiske stoffer.

  Afhængigt af hvilke af forbindelserne, der fungerer som reagenser, skelnes der adskillige typer af tilsætningsprocessen under overvejelse:

  • Hydrogenering (hydrogenmolekyler H tilsættes ved en multipelbinding).
  • Hydrohalogenering (hydrogenhalogenid tilsættes).
  • Halogenering (tilsætning af halogener Br 2, Cl 2 og lignende).
  • Polymerisation (dannelse af stoffer med høj molekylvægt fra flere lavmolekylære forbindelser).

  Eksempler på additionsreaktioner (forbindelser)

  Efter at have listet varianterne af processen under overvejelse, er det værd at lære i praksis nogle eksempler på sammensatte reaktioner.

  Som en illustration af hydrogenering kan du være opmærksom på ligningen for vekselvirkningen mellem propen og hydrogen, som vil resultere i propan: (C 3 H 6 ) CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → (C 3 H 8 ) CH3-CH2-CH3.

  I organisk kemi kan der opstå en sammensætnings(additions)reaktion mellem saltsyre(uorganisk stof) og ethylen med dannelse af chlorethan: (C 2 H 4) CH 2 = CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2-Cl (C 2 H 5 Cl). Den præsenterede ligning er et eksempel på hydrohalogenering.

  

  Hvad angår halogenering, kan det illustreres ved reaktionen mellem dichlor og ethylen, hvilket fører til dannelsen af ​​1,2-dichlorethan: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl.

  Mange nyttige stoffer dannes takket være organisk kemi. Reaktionen af ​​sammenføjning (addition) af ethylenmolekyler med en radikal initiator af polymerisation under påvirkning af ultraviolet lys bekræfter dette: n CH 2 = CH 2 (R og UV-lys) → (-CH 2 -CH 2 -)n. Stoffet dannet på denne måde er velkendt for enhver person under navnet polyethylen.

  

  Af dette materiale fremstilles forskellige typer emballage, poser, fade, rør, isoleringsmaterialer og meget mere. Et særligt træk ved dette stof er muligheden for dets genanvendelse. Polyethylen skylder sin popularitet, at det ikke nedbrydes, hvorfor miljøforkæmpere har en negativ holdning til det. Dog i de sidste år der blev fundet en måde at bortskaffe polyethylenprodukter på sikkert. For at gøre dette behandles materialet med salpetersyre (HNO 3). Hvorefter visse typer bakterier er i stand til at nedbryde dette stof til sikre komponenter.

  Forbindelsen (tillægs)reaktionen spiller vigtig rolle i naturen og menneskelivet. Derudover bruges det ofte af forskere i laboratorier til at syntetisere nye stoffer til forskellig vigtig forskning.

  Nedbrydningsreaktioner spiller stor rolle i planetens liv. Det er trods alt dem, der bidrager til at ødelægge affaldet fra alle biologiske organismer. Derudover hjælper denne proces den menneskelige krop med at metabolisere forskellige komplekse forbindelser hver dag ved at nedbryde dem til enklere (katabolisme). Ud over alt ovenstående bidrager denne reaktion til dannelsen af ​​simple organiske og uorganiske stoffer fra komplekse stoffer. Lad os lære mere om denne proces og også se på praktiske eksempler på den kemiske nedbrydningsreaktion.

  Hvad kaldes reaktioner i kemi, hvilke typer af dem findes der, og hvad er de afhængige af?

  Før du lærer om nedbrydning, er det værd at lære om det generelt. Dette navn henviser til evnen hos molekyler af nogle stoffer til at interagere med andre og på denne måde danne nye forbindelser.

  For eksempel, hvis ilt og to interagerer med hinanden, er resultatet to molekyler af hydrogenoxid, som vi alle kender som vand. Denne proces kan skrives ved hjælp af følgende kemiske ligning: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

  Selvom der er forskellige kriterier, som kemiske reaktioner skelnes efter (termisk effekt, katalysatorer, tilstedeværelse/fravær af fasegrænser, ændringer i oxidationstilstande af reaktanter, reversibilitet/irreversibilitet), klassificeres de oftest efter typen af ​​omdannelse af interagerende stoffer .

  Der skelnes således mellem fire typer kemiske processer.

  • Forbindelse.
  • Nedbrydning.
  • Udveksle.
  • Substitution.

  Alle ovenstående reaktioner er skrevet grafisk ved hjælp af ligninger. Deres generelle skema ser således ud: A → B.

  På venstre side af denne formel er startreagenserne, og til højre er de stoffer, der dannes som følge af reaktionen. Som regel kræver det udsættelse for temperatur, elektricitet eller brug af katalytiske additiver for at igangsætte det. Deres tilstedeværelse skal også angives i kemisk ligning.

  nedbrydning (spaltning)

  Denne type kemisk proces er karakteriseret ved dannelsen af ​​to eller flere nye forbindelser fra molekyler af et stof.

  Taler mere i et enkelt sprog, kan nedbrydningsreaktionen sammenlignes med et hus lavet af et byggesæt. Efter at have besluttet at bygge en bil og en båd, adskiller barnet den oprindelige struktur og bygger den ønskede af dens dele. I dette tilfælde ændres strukturen af ​​elementerne i selve konstruktøren ikke, ligesom det sker med atomerne i stoffet, der er involveret i spaltningen.

  Hvordan ser ligningen for den pågældende reaktion ud?

  På trods af at hundredvis af forbindelser er i stand til at blive adskilt i enklere komponenter, foregår alle sådanne processer efter samme princip. Det kan afbildes ved hjælp af en skematisk formel: ABC → A+B+C.

  I den er ABC den oprindelige forbindelse, der har gennemgået spaltning. A, B og C er stoffer dannet af ABC-atomer under en nedbrydningsreaktion.

  Typer af spaltningsreaktioner

  Som nævnt ovenfor er det ofte nødvendigt at have en vis effekt på reagenserne for at starte en kemisk proces. Afhængigt af typen af ​​sådan stimulering skelnes der mellem flere typer nedbrydning:

  
  

  Nedbrydningsreaktion af kaliumpermanganat (KMnO4)

  Efter at have forstået teorien er det værd at overveje praktiske eksempler på processen med at spalte stoffer.

  

  Den første af disse vil være nedbrydningen af ​​KMnO 4 (almindeligvis kaldet kaliumpermanganat) på grund af opvarmning. Reaktionsligningen ser således ud: 2KMnO 4 (t 200°C) → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .

  

  Fra det præsenterede kemisk formel det kan ses, at for at aktivere processen er det nødvendigt at opvarme det indledende reagens til 200 grader Celsius. For bedre reaktion anbringes kaliumpermanganat i en vakuumbeholder. Ud fra dette kan vi konkludere, at denne proces er pyrolyse.

  Det udføres i laboratorier og i produktionen for at opnå ren og kontrolleret ilt.

  Termolyse af kaliumchlorat (KClO3)

  Nedbrydningsreaktionen af ​​Berthollet salt er et andet eksempel på klassisk termolyse i sin rene form.

  

  Den nævnte proces foregår i to trin og ser således ud:

  • 2 KClO3 (t 400 °C) → 3KClO4 + KCl.
  • KClO 4 (t fra 550 °C) → KCl + 2O2

  Også termolyse af kaliumchlorat kan udføres mere lave temperaturer(op til 200 °C) i et trin, men til dette er det nødvendigt, at katalytiske stoffer deltager i reaktionen - oxider af forskellige metaller (cuprum, ferum, mangan osv.).

  En ligning af denne art vil se sådan ud: 2KClO 3 (t 150 °C, MnO 2) → KCl + 2O 2.

  Ligesom kaliumpermanganat bruges Bertholletsalt i laboratorier og industri til at producere ren ilt.

  Elektrolyse og radiolyse af vand (H20)

  En anden interessant praktisk eksempel Den pågældende reaktion vil være nedbrydning af vand. Det kan fremstilles på to måder:

  

  • Under indflydelse af elektrisk strøm på hydrogenoxid: H 2 O → H 2 + O 2. Den overvejede metode til at producere ilt bruges af ubåde på deres ubåde. De planlægger også at bruge det i fremtiden til at producere brint i store mængder. Den største hindring for dette i dag er det enorme energiforbrug, der kræves for at stimulere reaktionen. Når en måde at minimere dem på er fundet, vil elektrolyse af vand blive den vigtigste måde at producere ikke kun brint på, men også oxygen.
  • Vand kan også spaltes, når det udsættes for alfastråling: H 2 O → H 2 O + + e - . Som et resultat mister hydrogenoxidmolekylet en elektron og bliver ioniseret. I denne form reagerer H2O + igen med andre neutrale vandmolekyler og danner et stærkt reaktivt hydroxidradikal: H2O + H2O + → H2O + OH. Den tabte elektron reagerer til gengæld også parallelt med neutrale hydrogenoxidmolekyler, hvilket fremmer deres nedbrydning til H- og OH-radikaler: H 2 O + e - → H + OH.

  Alkanspaltning: metan

  Overvejer forskellige måder adskillelse af komplekse stoffer, er det værd at være opmærksom Særlig opmærksomhed alkans nedbrydningsreaktioner.

  Dette navn skjuler mættede kulbrinter med generel formel C X H 2X+2. I de pågældende stoffers molekyler er alle kulstofatomer forbundet med enkeltbindinger.

  Repræsentanter for denne serie findes i naturen i alle tre aggregeringstilstande (gas, væske, fast stof).

  Alle alkaner (nedbrydningsreaktionen af ​​repræsentanter for denne serie er nedenfor) er lettere end vand og opløses ikke i det. Desuden er de selv fremragende opløsningsmidler til andre forbindelser.

  Blandt de vigtigste kemiske egenskaber sådanne stoffer (forbrænding, substitution, halogenering, dehydrogenering) - og evnen til at nedbryde. Denne proces kan dog forekomme enten helt eller delvist.

  Den ovennævnte egenskab kan overvejes ved at bruge eksemplet med nedbrydningsreaktionen af ​​metan (det første medlem af alkanserien). Denne termolyse sker ved 1000 °C: CH 4 → C+2H 2.

  Men hvis du udfører nedbrydningsreaktionen af ​​metan ved en højere temperatur (1500 ° C) og derefter kraftigt reducerer den, vil denne gas ikke nedbrydes fuldstændigt og danne ethylen og hydrogen: 2CH 4 → C 2 H 4 + 3H 2.

  Ethan nedbrydning

  Det andet medlem af alkanserien, der overvejes, er C2H4 (ethan). Dens nedbrydningsreaktion sker også under påvirkning af høj temperatur (50 ° C) og i fuldstændig fravær af oxygen eller andre oxidationsmidler. Det ser sådan ud: C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2.

  

  Ovenstående reaktionsligning for nedbrydning af ethan til hydrogen og ethylen kan ikke betragtes som pyrolyse i sin rene form. Faktum er, at denne proces forekommer i nærvær af en katalysator (for eksempel nikkelmetal Ni eller vanddamp), og dette er i modstrid med definitionen af ​​pyrolyse. Derfor er det korrekt at tale om eksemplet på spaltning præsenteret ovenfor som en nedbrydningsproces, der opstår under pyrolyse.

  Det er værd at bemærke, at den betragtede reaktion er meget brugt i industrien for at opnå det mest producerede organisk forbindelse i verden - ethylengas. Men på grund af C 2 H 6's eksplosivitet syntetiseres denne simpleste alken ofte fra andre stoffer.

  Efter at have overvejet definitionerne, ligningen, typerne og forskellige eksempler nedbrydningsreaktion, kan vi konkludere, at det spiller en meget vigtig rolle ikke kun for menneskelige legeme og natur, men også for industrien. Også med sin hjælp i laboratorier er det muligt at syntetisere mange brugbart materiale, som hjælper videnskabsmænd med at udføre vigtige